2019高中化學 第三單元 化學與材料的發(fā)展 3.1 無機非金屬材料課時演練 新人教版選修2.docx

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3.1 無機非金屬材料 課時演練促提升 A組 1.下列有關玻璃的說法中錯誤的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.制造水泥的主要原料為石灰石、黏土、石膏 B.氫氟酸能腐蝕玻璃是因為它是最強的無氧酸 C.鋼化玻璃的機械強度比普通玻璃大4~6倍 D.石英玻璃的膨脹系數比普通玻璃的小 解析:氫氟酸腐蝕玻璃是因為SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。 答案:B 2.下列關于無機非金屬材料的敘述不正確的是(　　) A.二氧化硅是生產光纖制品的基本原料 B.可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結構陶瓷制品 C.水泥砂漿又稱混凝土 D.金剛石是自然界最硬的物質 解析:水泥砂漿是水、水泥、沙子的混合物,在建筑上用作黏合劑;混凝土是水泥、沙子和碎石等的混合物,大量用于建筑、水利、道路和國防等工程中,并大都采用鋼筋骨架的混凝土結構。 答案:C 3.下列敘述正確的是(　　) ①普通水泥的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣和鋁酸三鈣 ②制造普通玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂 ③陶瓷的種類很多,主要分為土器、瓷器和炻器等 ④高溫結構陶瓷、生物陶瓷和壓電陶瓷都屬于新型無機非金屬材料 ⑤硅氧四面體結構的特殊性決定了硅酸鹽材料大多具有穩(wěn)定性強、硬度高、熔點高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等特點 A.①②③ B.②③④ C.①③④⑤ D.①②③④⑤ 解析:由常用無機非金屬材料的性能和用途可知,以上敘述均正確。 答案:D 4.(雙選)世界著名的科技史學家、英國劍橋大學的李約瑟博士考證說:“中國至少在距今3 000年以前,就已經使用玻璃了”。下列關于玻璃的敘述中,正確的是(　　) A.玻璃是人類最早使用的硅酸鹽材料 B.玻璃在加熱熔化時有固定的熔點 C.制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英 D.普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅 解析:陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽材料;玻璃是混合物,無固定的熔點。 答案:CD 5.碳納米管是由一種納米尺度的、具有完整分子結構的新型碳納米材料制成,它是由一層碳原子卷曲而成的無縫、中空的管體;具有質輕、可彎曲、強度好、彈性強的特點。下列關于碳納米管的可能用途敘述中不正確的是(　　) A.用它可做成攀登月球的“太空天梯” B.能解決室溫下,低氣壓、高容量儲存氫氣的難題 C.作為優(yōu)秀的絕緣材料 D.制造電腦芯片可大大提高計算機系統(tǒng)的計算能力 解析:由于碳納米管具有質輕、可彎曲、強度好、彈性強的特點,所以它可以制成強度很大、質量較小的繩索,做成攀登月球的“太空天梯”;又由于碳納米管是由一層碳原子卷曲而成的無縫、中空的管體,所以在管體內可以安全地儲存氫氣;它是由一層碳原子卷曲而成的管體,因而可以聯(lián)想到碳納米管相當于是由石墨的一層碳原子卷曲而成的管體,所以它應像石墨一樣能夠導電,可以用于制造電器部件。 答案:C 6.開發(fā)新材料是現代科技發(fā)展的方向之一。下列有關材料的說法正確的是(　　) A.氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料 B.C60屬于原子晶體,用于制造納米材料 C.纖維素乙酸酯屬于天然高分子材料 D.單晶硅常用于制造光導纖維 解析:C60是分子晶體,不是原子晶體,B項錯誤;纖維素乙酸酯是人工合成的,不是天然高分子材料,C項錯誤;制造光導纖維的材料是SiO2而不是Si,D項錯誤。 答案:A 7.下列有關物質組成、性質和用途的說法中,正確的是 (　　) A.合金的熔點一般比組成合金的各成分金屬的高 B.氮化硅、光導纖維、氧化鋁陶瓷等屬于新型無機非金屬材料 C.水泥、玻璃和水晶都是硅酸鹽產品 D.光導纖維的主要成分是硅,可廣泛用于通信和醫(yī)療領域 答案:B 8.據《科學時報》報道,一項名為“陶瓷耐高溫大紅色釉的研究”的課題通過了國家12位陶瓷色釉專家參加的技術鑒定,至此國際陶瓷工藝界無法高溫(1 200~1 300 ℃)燒制大紅色釉的歷史正式宣告結束。 (1)下列名稱與陶瓷有關的是　　　　(選填字母代號)。 ①宜興?、诰暗骆?zhèn)?、矍乇R俑?、躢hina　⑤黏土 (2)陶瓷分為陶器和瓷器,二者盡管都用黏土作為原料,但在原料的純度上要求不同,其中需要純凈高嶺土的是　　　　;二者都需要在高溫下進行燒制,但具體的溫度不同,　　　　燒制的溫度要求更高;二者的制作工藝相差不大,一般需要經過制泥→　　　　→干燥→　　　　→冷卻。 (3)唐三彩屬于彩陶,彩陶是在陶瓷坯體上涂有摻雜重金屬離子的釉料,而且燒制時通入不同的空氣量,即便是摻雜的同一種金屬離子,顏色也不同。用鐵元素在高溫時的變化說明燒制成紅色陶瓷的原理:　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)高嶺土又叫瓷土,主要由高嶺石的微小晶體組成,因盛產于我國江西景德鎮(zhèn)的高嶺而得名,是制造瓷器的優(yōu)良原料,其組成可表示為Al2Si2Ox(OH)y,其中y>10時,x=　　　　。 解析:(1)該題中的5個選項都與陶瓷有關,其中宜興和景德鎮(zhèn)分別是我國的陶器盛產地和瓷器盛產地;而秦兵馬俑則屬于陶;china的詞意就是瓷器;黏土是陶瓷的主要原料。 (2)陶瓷是陶和瓷的簡稱,二者的制作工藝有相同的地方,也有不同的地方。 (3)紅色陶瓷多含高價鐵(Fe2O3),這種氧化物是在氧化氣氛的火焰中燒制的,所以需要足量的氧氣。 (4)根據化合物中元素化合價代數和為零可以列出關于x、y的方程式:2x+y=23+24=14,討論可知當y>10,即y=12時,x=1。 答案:(1)①②③④⑤ (2)瓷器　瓷器　成型　燒結 (3)在空氣過量和高溫的條件下,鐵元素生成的多為+3價的氧化鐵 (4)1 B組 1.下列表述正確的一項是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 ①人造剛玉熔點很高,可用作高級耐火材料,主要成分是二氧化硅　②化學家采用瑪瑙研缽摩擦固體反應物進行無溶劑合成,瑪瑙的主要成分是硅酸鹽?、厶崆敖ǔ傻娜龒{大壩使用了大量水泥,水泥是硅酸鹽材料?、芟奶斓搅?游客佩戴由添加氧化亞銅的二氧化硅玻璃制作的變色眼鏡來保護眼睛?、萏柲茈姵乜刹捎霉璨牧现谱?其應用有利于環(huán)保、節(jié)能 A.①②③ B.②④ C.③④⑤ D.③⑤ 解析:人造剛玉的主要成分是氧化鋁;瑪瑙是含有有色雜質的石英晶體,主要成分是二氧化硅;有色玻璃是在制造玻璃的過程中加入某些金屬氧化物(加入Co2O3后呈藍色,加入Cu2O后呈紅色),但不是變色玻璃,變色玻璃是含有AgBr的玻璃(AgBr具有感光性);水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸鹽材料。 答案:D 2.下列關于硅單質及其化合物的說法中正確的是(　　) ①硅是構成一些巖石和礦物的基本元素 ②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品 ③高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維 ④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料 A.①② B.②③ C.①④ D.③④ 解析:硅是地殼中元素含量居第二位的元素;水晶的主要成分是SiO2,不是硅酸鹽制品;用于制作光導纖維的是SiO2;陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料。 答案:C 3.下列說法中,正確的是(　　) A.傳統(tǒng)的無機非金屬材料具有抗腐蝕性、耐高溫等許多優(yōu)點,但也有質脆、經不起熱沖擊的缺點 B.新型無機非金屬材料繼承了傳統(tǒng)非金屬材料的優(yōu)點,但不能耐高溫 C.有些新型無機非金屬材料可以作絕緣體,但都不能做半導體 D.新型無機非金屬材料都能透過可見光 解析:新型無機非金屬材料有的可以耐高溫;用金剛石可以制作半導體材料;并不是所有的無機非金屬材料都可透光。 答案:A 4.有關高溫結構陶瓷和光導纖維的說法正確的是(　　) A.高溫結構陶瓷彌補了金屬材料的弱點,但是硬度卻遠遠低于金屬材料 B.氮化硅陶瓷是一種重要的結構陶瓷,具有超硬性,它不與任何無機酸反應 C.制造光導纖維主要原料是玻璃 D.光導纖維的抗干擾性能好,不發(fā)生電輻射,通信質量高,能防竊聽 解析:A項其硬度大于金屬材料,B項能與氫氟酸反應,C項主要原料為SiO2。 答案:D 5.獲取知識和信息是現代人不可缺少的素質,信息產業(yè)的飛速發(fā)展離不開材料科學的推動。信息產業(yè)的核心材料是高純度的硅,單晶硅可用來制作大規(guī)模集成電路、整流器等。硅純度越高,大規(guī)模集成電路的性能就越好。高純度的單晶硅生產方法有以下幾種。 方法一:三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法,生產過程示意圖如下。 石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(純)高純硅 方法二:用金屬硅化物(Mg2Si)與鹽酸作用制得硅烷,再熱分解硅烷可得高純硅。 根據上述信息回答以下問題: (1)從方法一生產單晶硅的過程看,由焦炭還原得到的硅為何還要進一步處理? (2)寫出方法二中生產高純硅的兩個化學方程式: ①　; ②　。 (3)寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)在方法一中,整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質,寫出配平的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　;H2還原SiHCl3過程中若混入O2,可能引起的后果是　　　　　　　　。 (5)比較方法一和方法二,分析一下各自的優(yōu)缺點　　　　　　　　　　　　　　。 (6)下列有關硅材料的說法正確的是　　　(填字母)。 A.碳化硅化學性質穩(wěn)定,可用于生產耐高溫水泥 B.氮化硅硬度大、熔點高,可用于制作高溫陶瓷和軸承 C.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通信材料——光導纖維 D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的 E.常溫下鹽酸可以與硅反應,故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅 解析:(1)C還原SiO2得到的單質硅是粗硅,雜質的含量高,需要進一步的提純處理;(2)Mg2Si與鹽酸作用生成硅烷,同時生成MgCl2;(3)注意副產物為HCl;(4)SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質,寫出配平的化學方程式:SiHCl3+3H2OH2SiO3+H2+3HCl。H2還原SiHCl3過程中若混入O2,可能引起的后果是:高溫下,H2遇O2發(fā)生爆炸;(6)SiC和Si3N4均為熔點高、性質穩(wěn)定的晶體,A、B正確。光導纖維的材料為SiO2,C正確。普通玻璃的主要成分為Na2SiO3和CaSiO3,它是以石英砂(SiO2)、石灰石(CaCO3)和純堿(Na2CO3)為主要原料反應制成的:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,D正確。常溫下,Si只能與HF反應,不與HCl反應,E錯誤。 答案:(1)由C還原SiO2得到的單質硅中,雜質含量過高,將它用HCl處理得到低沸點SiHCl3,便于蒸發(fā)提純,然后再還原得高純硅。 (2)①Mg2Si+4HCl2MgCl2+SiH4↑ ②SiH4Si+2H2 (3)SiHCl3+H2Si+3HCl (4)SiHCl3+3H2OH2SiO3+3HCl+H2　Si被氧化成SiO2而得不到Si單質,H2和O2混合發(fā)生爆炸 (5)方法一的優(yōu)點是原料來源豐富,但與方法二相比,步驟較復雜;方法二的優(yōu)點是流程簡單,缺點是原料需要制備 (6)ABCD 6.氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點高、化學性質穩(wěn)定。 (1)根據性質,推測氮化硅陶瓷的用途是　　　　。(填序號) A.制汽輪機葉片 B.制有色玻璃 C.制永久性模具 D.制造柴油機 (2)寫出N的原子結構示意圖:　　　　,根據元素周期律知識,請寫出氮化硅的化學式:　　　　。 (3)工業(yè)上多通過高純硅與純氮氣在1 300 ℃條件下反應獲得氮化硅,化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)工業(yè)上也可用化學氣相沉積法(CVD)由SiCl4制得氮化硅,化學方程式為　　　　　　　　　　　。工業(yè)上也可用化學氣相沉積法由CH4制造金剛石薄膜,反應原理為　　　　　　　　　　　。 解析:(1)氮化硅陶瓷硬度大、耐磨損、抗腐蝕、抗冷熱沖擊,所以可用來制造汽輪機葉片、永久性模具以及柴油機等。 (2)氮化硅中,氮的非金屬性強,應顯-3價;硅的還原性強,且+4價穩(wěn)定,故應顯+4價。由此可得氮化硅的化學式:Si3N4。 答案:(1)ACD　(2) ○+7?2??5?　Si3N4 (3)3Si+2N2Si3N4 (4)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl CH4C(金剛石)+2H2